Fraunhofer-Institut für WindenergiesystemeAuf einen Blick
- Das europäische Verbundprojekt BLOW hat das Ziel, das Potenzial der Offshore-Windenergie an Standorten mit mittleren Windgeschwindigkeiten und Wassertiefen über 50 Meter wie dem Schwarzen Meer zu heben.
- Dafür entwickeln und errichten die Projektpartner eine 5-MW-Demonstrationsanlage mit schwimmendem Fundament in einem neuen Testfeld im Schwarzen Meer.
- Zudem entwerfen und prüfen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein Anlagenkonzept mit einer Leistung zwischen 15 und 20 MW.
- Das Fraunhofer IWES bringt seine umfangreiche Expertise in vielen Teilen des Projektes ein, darunter das Design des schwimmenden Fundaments und der Windenergieanlage sowie die Bewertung der Wechselwirkung zwischen Stromnetz und Windenergieanlage mit Hilfe eines digitalen Zwillings.
Herausforderung
Die Nutzung der Offshore-Windenergie bietet weltweit große Potenziale für eine saubere Energieerzeugung. Bislang werden allerdings vor allem flache Standorte bis 50 Meter Wassertiefe genutzt, so dass die Turbinen auf festen Gründungen stehen. Für tieferes Wasser sind erste Pilotprojekte im Bau, die schwimmende Fundamente einsetzen. Diese Standorte im Atlantik in Frankreich oder vor Norwegen sind sehr windstark.
Im Projekt BLOW wollen die Projektpartner das Windpotential im Schwarzen Meer heben. Die Herausforderung liegt in der Kombination aus tiefem Wasser und mittleren Windgeschwindigkeiten.
Lösung
Ziel des Projekts ist daher die Entwicklung und Errichtung einer schwimmenden 5-MW-Demonstrationsanlage, die an diese Gegebenheiten angepasst ist, auf einem Testgelände im Schwarzen Meer.
Zudem entwerfen und prüfen die Wissenschaftler*innen ein Anlagenkonzept mit einer Leistung zwischen 15 und 20 MW. Die Anlage soll so effizient laufen, dass Stromgestehungskosten von 87 Euro pro Megawattstunde (€/MWh) nicht überschritten werden. Nach 2028 sollen sie auf 50 €/MWh sinken. Neben dem Anlagedesign ist daher auch die Entwicklung eines optimierten Betriebskonzepts Teil von BLOW, das die Umweltauswirkungen durch Installation, Bau und Betrieb um 40 Prozent reduziert.
Mehrwert
Im Rahmen des Projekts wird das IWES einen physikalisch basierten elektrischen digitalen Zwilling des gekoppelten mechanischen und elektrischen schwimmenden Windenergiesystems und des lokalen Netzes modellieren, der es ermöglicht, netzbildende Kontrollmethoden zu integrieren, zu testen und schließlich mit Felddaten zu verifizieren. Der digitale Zwilling wird verwendet, um die Interaktion zwischen dem elektrischen Netz und dem mechanischen Antriebsstrang bei elektrischen Fehlern (Fault-Ride-Through) und deren Reaktion auf die Hydrodynamik des schwimmenden Systems zu untersuchen.
Darüber hinaus wird das IWES die Anwendbarkeit von Rotorblättern der nächsten Generation erforschen, indem es die Rotorblätter der Demonstrationsturbine auf zukünftige Blattgrößen hochskaliert. Da diese künftigen Windturbinenblätter länger und flexibler sein werden, insbesondere wenn sie für Schwachwindstandorte ausgelegt sind, werden die Grenzen der Skalierbarkeit in Bezug auf Vorbiegung, Blattelastizität und aeroelastische Verformung während verschiedener Betriebszustände erforscht werden. Abschließend wird die Auswirkung der resultierenden Blattfrequenzen und -lasten auf die Konstruktion des schwimmenden Fundaments bewertet.
Weitere Informationen auf der Projekt-Website (nur Englisch):
